1 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 1.1 Do yêu cầu đổi phương pháp dạy học nay: Xuất phát từ yêu cầu Luật Giáo dục Quốc hội nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam năm 2005 Nghị số 29-NQ/TW hội nghị lần thứ tám Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa XI (ngày 04/11/2013) đổi bản, toàn diện Giáo dục Đào tạo 1.2 Do yêu cầu nâng cao chất lượng dạy học sinh học (DHSH) nói chung, dạy học chức sống - chuyển hóa vật chất lượng (CHVCNL) nói riêng: Trong trình dạy học, người giáo viên (GV) phải nắm vững vận động, phát triển khái niệm (KN) nói chung, KN CHVCNL nói riêng để có biện pháp nâng cao chất lượng dạy học KN 1.3 Do hạn chế dạy học KN CHVCNL chương trình SH nay: Thực trạng DHSH trường phổ thông chưa trọng đến lôgic vận động KN CHVCNL Từ lý trên, chọn đề tài: “Hình thành phát triển khái niệm chuyển hoá vật chất lượng dạy học sinh học trường phổ thơng” Mục đích nghiên cứu Xác định lôgic phát triển KN CHVC NL chương trình SH phổ thơng để xác định đường tổ chức hoạt động học tập phù hợp với đặc điểm HS lộ trình phát triển KN qua cấp học, lớp học góp phần nâng cao hiệu DHSH Giả thuyết khoa học Nếu xác định lôgic phát triển KN CHVC NL chương trình SHPT tổ chức dạy học phù hợp với đặc điểm HS lộ trình phát triển KN qua cấp học, lớp học vừa hình thành KN SH chuyên khoa vừa phát triển KN SH đại cương, lý thuyết CHVC NL đặc trưng hệ sống đồng thời phát triển lực học tập Đối tƣợng nghiên cứu: Phát triển KN CHVCNL DHSH trường phổ thông Khách thể nghiên cứu: Q trình DHSH phổ thơng Nhiệm vụ nghiên cứu 6.1 Hệ thống hoá sở lý thuyết KN, hình thành phát triển KN nói chung KN SH nói riêng chương trình SHPT 6.2 Xác định thực trạng dạy học phát triển KN CHVCNL GV kết nhận thức HS nội dung KN 6.3 Xác định cấu trúc KN CHVCNL 6.4 Xác định lôgic phát triển KN CHVCNL chương trình SHPT 6.5 Xác định quy trình tổ chức dạy học phát triển KN CHVCNL 6.6 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính đắn giả thuyết khoa học mà đề tài đề xuất Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết; Điều tra sư phạm; Phương pháp chuyên gia; TNSP Giới hạn đề tài: Thực nghiệm chủ đề: (1) CHVCNL cấp độ tế bào; (2) CHVCNL cấp độ thể; (3) CHVCNL cấp độ thể thuộc THPT 2 Đóng góp đề tài 9.1 Xác định cấu trúc KN CHVC NL làm sở cho việc nghiên cứu tính lơgic vận động KN 9.2 Xác định lôgic vận động, phát triển KN CHVC NL cấp độ tổ chức sống trình CHVC NL cấp độ tổ chức sống: tế bào, thể, quần thể - loài, quần xã, hệ sinh thái - sinh 9.3 Đề xuất đường có hiệu để hướng dẫn HS nghiên cứu KN CHVC NL chương trình SHPT 9.4 Đề xuất quy trình, biện pháp dạy học KN CHVC NL có hiệu DHSH phổ thông PHẦN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 1.1.1 Nghiên cứu hình thành phát triển KN dạy học giới 1.1.1.1 Những nghiên cứu hình thành phát triển KN Nghiên cứu hình thành phát triển KN, nằm hầu hết luận thuyết triết học như: Đêmơcrít, Bêcơn, Phơbach, Hêghen, Cac Mac Ănghen, M.M.Rô-dentan nghiên cứu cho thấy, số quan điểm có hạn chế cho KN hình thức chủ quan, khơng trọng mối quan hệ cảm tính lý tính, số quan điểm trái ngược cho KN hình thức thấp giai đoạn nhận thức lý tính, nghĩa phán đốn suy luận 1.1.1.2 Những nghiên cứu hình thành phát triển KN dạy học nói chung DHSH nói riêng Nhiều tác giả nghiên cứu hình thành phát triển KN dạy học môn cụ thể như: Wolfgang Doran Walter Jabn, A.Z Rêtcô, Z.A.Mookeeva, O.VCazaccova N.M Veczilin, N.M Veczilin V.N.Coocxunxcaia, B.V Vơxexviaxki, Các nghiên cứu mô tả triển khai nội dung khoa học KN mà không vạch sở lý luận dẫn cách phân tích phát triển loại KN Phương pháp hình thành KN chưa ý mặt nội dung KN, 1.1.2 Nghiên cứu hình thành phát triển KN dạy học Việt Nam 1.1.2.1 Những nghiên cứu hình thành phát triển KN Các tác giả: Vương Tất Đạt, Bùi Thanh Quất Nguyễn Ngọc Hà, Vũ Văn Viên, Trần Thị Ngọc Anh, nét chất đặc tính quy luật trình hình thành phát triển KN Được xem kim nam sở lý luận cho việc nghiên cứu hình thành phát triển KN dạy học 1.1.2.2 Những nghiên cứu hình thành phát triển KN dạy học nói chung DHSH nói riêng Q trình hình thành phát triển khái niệm DHSH có nghiên cứu tác giả: Vũ Lê, Trần Bá Hoành, Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, Nguyễn Quang Vinh, Đặng Thị Dạ Thủy, Nguyễn Thị Nghĩa, Hà Văn Dũng, Nguyễn Thị Diệu Phương Các nghiên giải vấn đề như: Xác định đường hình thành KN SH, hệ thống hóa phát triển số KN chương trình SHPT, phân tích hướng phát triển KN, phân tích cấu trúc, hình thành phát triển số KN, có KN CHVC NL, vận dụng tiếp cận cấu trúc hệ thống nghiên cứu KN, quy luật SH, sử dụng sơ đồ tư để tổ chức dạy học KN cấp độ tổ chức thể (SH 11) chưa có đề tài nghiên cứu cấu trúc KN CHVC NL lôgic vận động phát triển KN cấp độ tổ chức sống dạng sống cách hồn chỉnh 1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KN CHVCNL TRONG DHSH Ở PHỔ THƠNG 1.2.1.Bản chất KN KN có thuộc tính: Tính chung; Tính chất; Tính phát triển 1.2.2 Cấu trúc lôgic KN Mỗi KN chỉnh thể bao gồm: Nội hàm KN Ngoại diên KN Quan hệ nội hàm ngoại diên: Lôgic hình thức xem nội hàm tổng số dấu hiệu, số dấu hiệu nhiều nội dung sâu Nội hàm sâu ngoại diên hẹp, nội hàm cạn ngoại diên rộng Theo lơgic biện chứng nội hàm KN khơng phụ thuộc số lượng dấu hiệu mà phụ thuộc trình độ thâm nhập chất đối tượng Nhận thức tiến lên đường khái quát hóa tượng giới khách quan nội hàm KN phong phú 1.2.3 Vai trò KN Là sở để nhận thức: Hệ thống KN khoa học giúp người nhận thức chất vật, tượng, mối quan hệ thực khách quan Hệ thống KN với qui luật xây dựng quan điểm quán tạo thành học thuyết khoa học giúp chúng nắm vấn đề rộng lớn lĩnh vực khoa học Là thành phần kiến thức chủ yếu nội dung môn học: Nội dung môn học thực chất hệ thống KN 1.2.4 Sự hình thành phát triển KN 1.2.4.1 Sự hình thành KN Theo Trần Bá Hồnh, Q trình hình thành KN thường trải qua giai đoạn: Thứ nhất, xác định nhiệm vụ nhận thức Thứ hai, nhận biết số dấu hiệu đối tượng nghiên cứu Thứ ba, phân tích tìm dấu hiệu chung chất Thứ tư, đưa KN học vào hệ thống KN có Thứ năm, luyện tập vận dụng KN 1.2.4.2 Sự phát triển KN Tại phải phát triển KN? Bản thân vật chứa đựng nhiều yếu tố, nhiều mặt khác nhau, người nhận thức đầy đủ lúc mà sâu dần, mở rộng dần kết nhận thức bổ sung, mở rộng dần, KN phản ánh kết nhận thức tất yếu phát triển dần Bản chất phát triển KN: phát triển KN từ KN hình thành, xác hóa thêm dấu hiệu có, bổ sung dấu hiệu mới, làm xuất thêm KN nhỏ 4 1.2.4.3 Các hướng phát triển KN Theo Trần Bá Hoành, Trịnh Nguyên Giao, KN phát triển theo hướng: Cụ thể hố nội dung KN; Hồn thiện nội dung KN; Hình thành KN 1.2.5 Khái niệm sinh học 1.2.5.1 Định nghĩa Theo tác giả Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, Trần Bá Hoành , KN SH KN phản ánh dấu hiệu thuộc tính chung, chất cấu trúc sống, tượng, trình sống, quan hệ sống 1.2.5.2 Các loại khái niệm sinh học Lấy phạm vi phản ánh KN rộng hay hẹp mà chia KN SH thành: KN SH đại cương, KN SH chuyên khoa Lấy nội dung SH mà khái niệm phản ánh, có: KN cấu trúc, KN hình thái, KN hoạt động sống 1.2.6 Khái niệm chuyển hoá vật chất lƣợng Khái quát từ quan niệm khác CHVCNL, chúng tơi cho rằng, KN CHVCNL mang tính tổng quát tạo nên thực hoạt động theo trình tự chặt chẽ, là: Thu nhận vật chất (VC), lượng (NL) → Chuyển hóa VC, NL→ Đào thải VC, NL Khi mở rộng hoạt động nối tiếp hoạt động xuất KN cụ thể Từ tổng quát (CHVCNL), chuyển vào hoạt động dinh dưỡng cấp độ tổ chức sống sinh giới hoạt động CHVCNL cụ thể -xuất hệ thống KN CHVCNL trường hợp cụ thể Xác định cấu trúc KN CHVCNL mức khái quát định hướng cho việc xác định lôgic vận động KN, đồng thời định hướng cho trình tổ chức hoạt động hình thành phát triển KN CHVCNL Về mặt cấu trúc KN CHVCNL gồm ba loại dấu hiệu, là: Q trình thu nhận; Q trình chuyển hóa; Q trình đào thải Q trình CHVCNL diễn cấp độ tổ chức sống CHVCNL dù thực cấp độ tổ chức sống thực chất gồm yếu tố nêu Ở cấp độ, mở rộng dấu hiệu lại hệ thống KN phù hợp 1.3 NĂNG LỰC VÀ NĂNG LỰC HỌC TẬP 1.3.1 Năng lực 1.3.1.1 Khái niệm lực Năng lực khả thực có kết hoạt động tình cụ thể dựa tảng kiến thức hành động 1.3.1.2 Cấu trúc lực Cấu trúc lực gồm: kiến thức kĩ lĩnh vực hoạt động, tình diễn hoạt động, kết thực hành động Đây sở định hướng cho nội dung hình thành lực học tập HS Nói cách khác, muốn hình thành lực cho HS lĩnh vực đó, cần hướng dẫn để HS có kiến thức, kĩ lĩnh vực hoạt động, thực hoạt động tình khác hoạt động có kết Kết hành động phản ánh hiểu biết hoạt động, phản ánh thực hành động, phù hợp tình cụ thể 5 1.3.2 Năng lực học tập Năng lực nhận thức nội dung học, là: xác định chất, xác định quan hệ chất, xác định lôgic vận động nội dung học Năng lực cách thức, đường phát kiến thức như: quy nạp hay diễn dịch, phân tích hay tổng hợp, khái quát tượng, hệ thống hóa,… Năng lực nghiên cứu khoa học mơn học, là: phát vấn đề nghiên cứu, nêu giả thiết nghiên cứu, yêu cầu xây dựng kế hoạch nghiên cứu, thực kế hoạch nghiên cứu, thông báo kết nghiên cứu Đánh giá lưc học tập dựa vào mức độ đạt kiến thức thuộc ba thành phần nêu 1.4 THỰC TRẠNG DẠY HỌC KN CHVCNL Để có sở thực tiễn, tác giả thiết kế phiếu điều tra, tiến hành điều tra GV HS số trường THPT thông qua số nội dung chủ yếu sau: Xác định quan niệm GV nội hàm KN CHVCNL DHSH THPT, việc tổ chức dạy học KN CHVCNL GV nay, ý thức hiểu biết HS KN CHVCNL Phân tích kết điều tra, tác giả rút số nhận xét sau: Một phận không nhỏ GV chưa nắm vững chất KN CHVCNL; Chưa thật quan tâm đến lôgic phát triển KN qua bài, chương lớp, chưa xác định biện pháp dạy học hợp lý để hình thành phát triển KN trình dạy, việc hình thành KN dừng lại mức độ biểu tượng, HS chưa phân biệt xác dấu hiệu chất dấu hiệu khơng chất KN HS có thiên hướng xem nhẹ môn SH, đầu tư thời gian học tập ít, say mê kém, học mang tính đối phó Trên sở đó, chúng tơi nhận thấy việc việc Xác định lôgic phát triển KN CHVCNL chương trình SH phổ thơng tổ chức dạy học theo lơgic giải pháp có hiệu nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học môn SH Chƣơng HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHÁI NIỆM CHUYỂN HỐ VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG TRONG DẠY HỌC SINH HỌC Ở PHỔ THÔNG 2.1 SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KN CHVCNL TRONG CHƢƠNG TRÌNH SHPT 2.1.1 Khái quát phát triển KN CHVCNL sinh giới KN trao đổi chất diễn đạt hình thức biểu hoạt động CHVCNL, KN CHVCNL diễn đạt chất hoạt động, có hoạt động liên tiếp là: Thu nhận VC NL; CHVCNL; Đào thải VC NL Mỗi đặc điểm biểu cụ thể dạng sống khác cấp độ tổ chức sống khác Khi mở rộng dấu hiệu dạng sống hay cấp độ tổ chức sống, hệ thống KN thuộc KN CHVCNL sinh giới, gọi phát triển KN CHVCNL Như vậy, phát triển KN CHVCNL sinh giới xuất dần KN mở rộng dấu hiệu vào dạng sống cụ thể, vào cấp độ tổ chức sống cụ thể theo mức độ sâu sắc khác 2.1.2 Sự phát triển KN CHVCNL cấp độ tổ chức sống 2.1.2.1 CHVCNL cấp độ tế bào Nước khoáng, chất hữu đơn giản,… Chất đặc trưng tế bào Đồng hóa Tế bào Xây dựng tế bào CO2, Urê, H2O… … Các hoạt động tế bào, Các chất thải, Được phân giải Dị hóa Mơi trƣờng Năng lượng Nhiệt Sơ đồ 2.1 Sơ đồ trình CHVCNL cấp độ tế bào 2.1.2.2 CHVCNL cấp độ thể Dạng VC, NL thu từ môi trường ngồi: khống, nước, AS, CO2,…(TV) mẩu hữu cơ, O2, (ĐV) Rễ, Vật chất NL phù hợp Cơ quan thu nhận ĐV Hệ tiêu hố hệ hơ hấp Cơ quan vận chuyển TV Chất thải, CO2,… ĐV Môi trƣờng ngồi TV Cơ thể Rễ, lá,… Hệ hơ hấp, Hệ tiết,… CQ xuất Hệ tuần hoàn (ĐV) Mạch dẫn (mạch gỗ, libe) (TV) Môi trường Tế bào Đồng hóa Dị hóa Chất thải Sơ đồ 2.2 Sơ đồ trình CHVCNL cấp độ thể 2.1.2.3 CHVCNL cấp độ quần thể Quá trình CHVCNL thể nhau, nên coi CHVCNL cấp độ quần thể diễn theo sơ đồ 2.2 Khác với cấp độ thể cá thể quần thể đồng thời thực trình CHVCNL 7 2.1.2.4 CHVCNL cấp độ quần xã Quần xã CO2, chất thải, Dị hóa Quang H2O, CO2, Khoáng Q hợp Các Quần thể Thực vật ĐH Các Quần thể SVTT bậc ĐH Các Quần thể SVTT bậc Các Quần thể SVTT bậc n ĐH Xác Thực vật, Động vật, Vi sinh vật (ký sinh) Mơi trƣờng ngồi Vi sinh vật phân giải Sơ đồ 2.3 Sơ đồ trình CHVCNL cấp độ quần xã 2.1.2.5 CHVCNL hệ sinh thái - sinh Quang Yếu tố vũ trụ Quần xã sinh vật Nhiệt Các Quần thể Thực vật ĐH Các Quần thể ĐH SVT TB1 CO2 Các Quần thể ĐH SVT TB2 Các Quần thể ĐH SVTT Bn Các Quần thể SV PG DỊ HÓA Phân giải Xác động vật, thực vật, vi sinh vật ký sinh, chất đào thải Ure Phân tử tự Hợp chất, Nguyên tố hóa học Khống Lắng đọng CO2 H2 O C Sinh cảnh Hơi nước Mưa Đá Phun trào NO3- →NH3, NH4+ Khoáng CO2 (P, K, Ca,… vi lượng) H2 O Sơ đồ 2.4 Sơ đồ trình CHVCNL cấp độ hệ sinh thái – sinh 2.1.3 KN CHVCNL phát triển qua lớp chương trình SH phổ thông 2.1.3.1 Sự phát triển KN CHVCNL sinh học Bảng 2.1 Sự phát triển KN CHVCNL SH Chức dinh dƣỡng hay CHVCNL Cơ quan dinh dƣỡng Rễ → Tế bào lông hút rễ Mạch gỗ Thân Mạch rây Tế bào thịt Thu nhận VC NL VC NL chuyển hóa VC NL đào thải Nước, chất khống từ dung dịch đất, oxi từ khơng khí Nước chất khống từ rễ lên nhờ lực đẩy rễ, lực hút lực liên kết mạch thân Hợp chất hữu từ đến quan nhờ chênh lệch nồng độ nơi thu nhận Ánh sáng từ mặt trời Quang hợp Quang → hóa CO2+H2O AS đường + O2 H2O O2 DL Lá Khoang chứa CO2, O2 từ khơng khí khí Lỗ khí khổng Nước, khoáng từ thân Đường +khoáng → hợp chất hữu Hơ hấp - Hóa → NL sử dụng Nhiệt - Đường → CO2+ H2O + nhiệt năng, CO2 2.1.3.2 Sự phát triển KN CHVCNL Sinh học Bảng 2.2 Sự phát triển KN CHVCNL SH Cơ quan dinh dƣỡng Khơng bào tiêu hóa Tiêu hóa Túi tiêu hóa Ống tiêu hóa Chức dinh dƣỡng (hay CHVCNL) VC NL VC NL VC NL thu nhận được đào thải chuyển hóa Mẩu vật chất có chứa lượng hóa năng, Vào tế Qua nước, khống → tiêu hóa bào màng nội bào Mẩu thức ăn có chứa lượng hóa Qua năng, nước, khống → tiêu hóa nội Thải miệng bào tiêu hóa ngoại bào bã Mẩu thức ăn có chứa Qua lượng hóa năng, Vào mao hậu nước, khống → tiêu hóa mạch mơn ngoại bào 9 - Màng tế bào - Da - Mang - Ống khí - Phổi Hơ hấp CO2, Nhiệt Chuyển chất từ mao mạch → nơi sử dụng Chuyển chất thừa đến quan đào thải Nhận chất dư thừa, độc hại thải mơi trường Tuần hồn Bài tiết Oxi từ nước hay khơng khí → vào tế bào hay mao mạch Da Nước, urê, muối, chất độc, nhiệt… Tiết niệu 2.1.3.3 Sự phát triển KN CHVCNL Sinh học Bảng 2.3 Sự phát triển KN CHVCNL SH Cơ quan dinh dƣỡng Tiêu hóa Hơ hấp Tuần hồn Bài tiết Chức dinh dƣỡng (hay CHVCNL) VC NL VC NL thu nhận chuyển hóa Chất hữu có chứa hóa năng, nước, khống Thu nhận tiêu hóa học, hóa học hệ tiêu hóa Oxi từ phế nang hấp thụ vào mao mạch phổi Thu nhận chất dinh dưỡng, - Đồng hóa tích lũy NL oxi từ mao mạch → môi trường - Dị hóa giải phóng tế bào → vào tế bào NL để sử dụng vào hoạt động sống Da: nước, muối Tiết niệu: Urê, nước, muối VC NL đào thải CO2, nước, nhiệt Chất dư thừa độc hại 2.1.3.4 Sự phát triển KN CHVCNL Sinh học Về góc độ CHVCNL, đề cập sơ lược qua chuỗi lưới thức ăn, CHVCNL quần thể Còn hệ sinh thái – sinh đề cấp đến chu trình Sinh – Địa – Hóa vài chất tự nhiên 2.1.3.5 Sự phát triển KN CHVCNL Sinh học 10 Bảng 2.4 Sự phát triển KN CHVCNL cấp độ tổ chức tế bào Mở rộng nội hàm Loại tế bào Tế bào thực vật KN CHVCNL Thu nhận VC NL CHVCNL Dạng VC Cơ Cơ chế Đồng Dị hóa NL quan thu nhận hóa thu nhận - Quang - Lục - Quang Quang Hô lạp phân li hợp hấp: Đào thải VC NL Dạng Cơ Cơ chế VC quan đào NL đào thải thải - Nhiệt Màng Thụ tế bào động 10 - Khoáng, nước Tế bào động vật - Màng tế bào - Chất hữu Màng chứa tế bào lượng liên kết hóa học - Nước, khoáng nước, chuỗi truyền điện tử - Thụ động chủ động tổng hợp chất hữu đặc trưng cho tế bào phân - Chất chủ giải dư động chất thừa hữu cơ, độc giải hại phóng lượng ATP dùng cho hoạt động sống Thụ Tổng Hô - Nhiệt Màng Thụ động hợp hấp: tế bào động chủ chất phân - Chất Thụ chủ động hữu giải dư động động đặc chất thừa trưng hữu cơ, độc chủ cho tế giải hại động bào, phóng tích lũy ATP dùng lượng cho hoạt liên kết động hóa sống học 2.1.3.6 Sự phát triển KN CHVCNL Sinh học 11 Bảng 2.5 Sự phát triển KN CHVCNL cấp độ tổ chức thể Mở rộng nội hàm Loại thể Thực vật KN CHVCNL Thu nhận VC NL CHVCNL Dạng Cơ quan Cơ chế Đồng Dị VC thu nhận thu hóa hóa NL nhận Quang - Diệp lục Khuếch năng, - Lông hút rễ tán Co2, O2, - Mạch gỗ khoáng, thân H2O Quang hợp tổng hợp chất hữu đặc trưng Hô hấp Đào thải VC NL Dạng Cơ Cơ VC quan chế đào đào NL thải thải Chất - Lá Thụ dư - Rễ động thừa, độc chủ hại động 11 Động vật Năng lượng hóa học hợp chất hữu cơ, H2O, O2 cho thể - Cơ quan tiêu Khuếch Tổng hóa: tán hợp +Tiêu hóa chất học hữu +Tiêu hóa hóa đặc học trưng +Tiêu hóa SH cho - Hệ tuần hồn thể - Cơ quan hơ hấp Hô hấp Chất dư thừa, độc hại - Cơ quan tiết - Cơ quan hô hấp Thụ động chủ động 2.1.3.7 Sự phát triển KN CHVCNL Sinh học 12 Bảng 2.6 Sự phát triển KN CHVCNL cấp độ tổ chức quần xã Mở rộng KN CHVCNL nội hàm Thu nhận VC NL Chuyển hóa VC NL Dạng Cơ Cơ Đồng hóa Dị Thành VC quan chế hóa phần thu thu quần NL nhận nhận xã Như Như Như Từ chất vô cơ, Hô Sinh vật ở cơ thể quang năng→ hấp sản xuất (chủ yếu thể thể thực Hợp chất hữu thực vật (đối thực thực vật sinh vật sản với Hệ sinh vật vật xuất, tích lũy thái lượng hóa cạn)) học ↓ Như Như Như Hợp chất hữu Hô ở cơ thể sinh vật tiêu hấp thể thể động thụ bậc khác Sinh vật nhau, tích lũy tiêu thụ động động vật vật vật lượng hóa cấp học ↓ Như Như Như Từ xác hữu Hô ở cơ thể sinh vật tiêu hấp thể vi thể vi vi sinh thụ bậc sinh sinh vật ↓ Sinh vật vật Chất hữu vi phân giải vật sinh vật phân giải tích lũy lượng Đào thải VC NL Dạng Cơ Cơ VC quan chế NL đào đào thải thải Như Màng thể tế bào thực vật Thụ động chủ động Như thể loài động vật Như thể loài vi sinh vật Như thể loài động vật Như thể loài vi sinh vật Như thể loài động vật Như thể loài vi sinh vật Từ trình bày phát triển KN CHVCNL SHPT, tóm tắt lơgic phát triển sơ đồ sau: 12 THCS Thu nhận Ở thực vật Ở động vật Trao đổi chất Chuyển hóa Ở người Đào thải Khái quát Ở quần xã, HST Cụ thể Cấp độ tế bào Thu nhận CHVC NL Chuyển hóa Cấp độ thể đơn bào Cấp độ thể đa bào Cấp độ Quần thể THPT Đào thải Cấp độ Quần xã Cấp độ Hệ sinh thái Khái quát Cụ thể Sơ đồ 2.5 Sơ đồ lơgic phát triển KN CHVCNL chương trình SHPT 2.2 QUY TRÌNH DẠY HỌC PHÁT TRIỂN KN CHVCNL TRONG SINH GIỚI 2.2.1 Quy trình chung • Xác định Trao đổi chất lượng điều kiện tồn phát triển Bƣớc vật sống Bƣớc Bƣớc Bƣớc Bƣớc • Phân tích, xác định dấu hiệu chung, chất Trao đổi chất lượng CHVC NL • Diễn đạt KN Trao đổi chất CHVC NL • Cụ thể hóa KN Trao đổi chất lượng CHVC NL • Lập sơ đồ phát triển KN Trao đổi chất lượng CHVC NL theo cấp độ tổ chức sống Sơ đồ 2.6 Sơ đồ quy trình hình thành phát triển KN CHVCNL 13 2.2.2 Giải thích quy trình Quy trình phát triển KN CHVCNL theo đường từ khái quát đến cụ thể: - Khai thác có hiệu sáng tạo lơgic nội dung chương trình SHPT Sự xuất KN CHVCNL mà chương trình SHPT thể “trao đổi chất” (khái quát) phát triển thành KN CHVCNL Ngay từ Mở đầu SH (SH 6), mục Phân biệt vật sống vật khơng sống nêu: Cơ thể sống có trao đổi chất với môi trường (lấy chất cần thiết loại bỏ chất thải ngồi) tồn được; Lớn lên sinh sản” Đến SH có dành chương VI Trao đổi chất NL Bắt đầu từ trao đổi chất, sau phân tích dấu hiệu đặc trưng từ VC thu nhận từ mơi trường, chuyển hóa thành hợp chất hữu đặc trưng cho thể, đồng thời tích lũy NL VC, NL lại phân giải để lấy NL sử dụng cho hoạt động sống, đồng thời VC dư thừa, độc hại, nhiệt lại đào thải mơi trường Q trình chuyển hóa gọi CHVCNL Đầu chương trình SH 10, đặc trưng cấp độ tổ chức sống nêu: Tổ chức sống hệ mở, thu nhận VC NL từ môi trường trả lại môi trường chất thừa nhiệt Trong phần SH tế bào, có hẳn chương “CHVCNL” Ở cấp học KN đại cương, khái quát, sau cụ thể hóa trao đổi chất hay CHVCNL quan dạng sống hay cấp độ tổ chức sống, sở tác giả dùng để xây dựng quy trình Cơ sở thứ hai mà chúng tơi lựa chọn, quan điểm dạy học phát triển V.V Đa Vư Đôp Lê Văn Hồng cộng kết luận, khái quát: “Rõ ràng việc hình thành KN thiết phải trải qua hai giai đoạn: i) Giai đoạn nắm lấy mối quan hệ tổng quát ii) Giai đoạn sử dụng mối quan hệ tổng quát vào việc chiếm lĩnh hình thức biểu khác KN” Trong quy trình bước từ bước đến bước xác định chung, khái quát; Bước vận dụng chung, xác định cụ thể hệ thống (có chất); Bước thực chất dùng sơ đồ diễn đạt hệ thống KN theo nguồn gốc phát sinh, nghĩa theo vận động nội dung KN Bước 1: Nội dung bước cần thể hiện: Chỉ mục đích nghiên cứu chủ đề trao đổi chất hay CHVCNL Bằng luận khẳng định sống có trao đổi chất, khác vật sống nhờ trao đổi chất, thể sống sinh trưởng, phát triển, sinh sản, tồn Nội dung bước cần xác định hoạt động trao đổi chất điều kiện tồn phát triển vật sống Cách xác định: từ đầu SH 6, qua nội dung Phân biệt vật sống vật không sống, cần hướng dẫn để HS nêu minh chứng sống có trao đổi chất trao đổi chất điều kiện tồn vật sống Bước 2: Mục tiêu bước HS dựa vào thuật ngữ “trao đổi” để xác định hoạt động (lấy vào thải ra), qua gợi ý để HS nêu hai hoạt động lấy vào thải phải có hoạt động thể lớn lên (biến đổi thành chất cấu tạo nên thể sống) 14 Nội dung bước nêu đặc điểm là: Thu nhận VC NL từ môi trường, biến đổi VC NL lấy vào thành VC NL đặc trưng, xây dựng nên thể sống, đồng thời phân giải để lấy NL dùng cho hoạt động sống, đào thải chất dư thừa, độc hại từ thể sống môi trường GV gợi ý để HS rút kết luận đặc điểm trao đổi chất Bước 3: Mục đích bước bước đầu định hướng, có cách khác diễn đạt “trao đổi chất” sâu vào chất, hoạt động thứ hai – CHVCNL nằm hoạt động “thu nhận đào thải” GV hướng dẫn để bước đầu HS nhận ra: nhấn mạnh hoạt động đầu cuối (lấy vào thải ra), gọi trao đổi chất; Nếu nhấn mạnh hoạt động lấy vào thải “chuyển hóa” gọi CHVCNL Mục đích bước định hướng cho HS diễn đạt nội dung KN trao đổi chất, CHVCNL lời sơ đồ Biện pháp hình thành GV nêu vấn đề: diễn đạt hoạt động trao đổi chất đoạn thẳng khúc sau: A B C D Khúc diễn đạt thu nhận vật chất lượng? Khúc đào thải vật chất lượng? Em kết luận trao đổi chất? Khúc chuyển hóa? Em kết luận CHVCNL? Không phải thực lần nội dung được, mà cần có định hướng để thực nâng cao dần qua nội dung qua lớp, từ lớp đến lớp Bước 4: Mục đích bước vận dụng KN tổng quát “trao đổi chất hay CHVCNL” để xác định biểu cụ thể CHVCNL trường hợp cụ thể Nội dung bước hướng dẫn để HS vận dụng giai đoạn CHVCNL cấp độ tổ chức sống hay dạng sống, KN cụ thể biểu Bước 5: Mục đích bước rèn luyện HS biết dùng ngơn ngữ sơ đồ để hệ thống hóa KN khác có chung chất thực hoạt động CHVCNL sinh giới Bước kế tiếp, cụ thể hóa phát triển nội dung học bước Kết bước lập sơ đồ diễn đạt phát triển cụ thể KN thuộc CHVCNL hay trao đổi chất dạng sống hay cấp độ tổ chức sống Quy trình định hướng, đường lối để phát triển HS hệ thống KN CHVCNL sinh giới, nghĩa xác định trình tự thao tác để phát triển vững hệ thống KN CHVCNL Ưu điểm quy trình phản ánh lơgic từ khái quát, trừu tượng đến cụ thể vừa từ nghiên cứu đối tượng sinh vật cụ thể, HS có nhìn tổng quan, chất, vừa khắc phục giai đoạn đầu (lớp 6, 7) HS bị tải kiến thức tượng, kiện rời rạc mà khơng có khả kết nối lại để hình thành KN chất sống 2.2.3 Ví dụ minh họa 2.3 TỔ CHỨC HỌC TẬP ĐỂ PHÁT TRIỂN KN CHVCNL 15 2.3.1 Tổ chức hình thành KN “trao đổi chất”, “KN CHVCNL” biện pháp lôgic Ở THCS, SH nghiên cứu gắn liền với chức quan hay hệ quan thuộc dạng sống nghiên cứu quan điểm trao đổi chất yếu tố định tồn phát triển thể sống Do vậy, trước hết, cần tổ chức HS hình thành KN “trao đổi chất”, coi KN đại cương, khái quát, từ KN khái quát cụ thể hóa, KN cụ thể điều kiện khác Đến SH 8, KN trao đổi chất phát triển thành KN “CHVCNL” Từ lớp SH 10 đến SH 12, CHVCNL xét chủ đề, CHVCNL KN đại cương cần khắc sâu phát triển Do đó, sâu hoạt động CHVCNL sinh giới KN đại cương “CHVCNL”, từ cụ thể hóa biểu cụ thể cấp độ tổ chức sống khác Từ phân tích cho thấy, KN CHVCNL hình thành phát triển theo giai đoạn: Hình thành KN CHVCNL mức khái quát; Hình thành KN CHVCNL dấu hiệu cụ thể khác, sử dụng hoạt động học tập tương ứng với loại mức độ 2.3.1.1 Biện pháp phân tích nội hàm KN Phân tích hành động học tập quan trọng, qua phân tích phát nguồn gốc xuất phát KN cấu trúc lơgic KN đó, ví dụ: nói thể sống trao đổi chất với môi trường để tồn phát triển, “trao đổi chất” nào? Từ trao đổi, phân tích thấy có thành phần nhận vào, thải nhận vào thải nhiêu thể tồn phát triển Phát triển tăng thêm khối lượng thu nhận sau tích lũy, chất thừa thải ngồi Phân tích cho thấy, hoạt động sống gồm hoạt động bản, thu nhận vật chất lượng từ môi trường, biến đổi vật chất lượng thu thành vật chất lượng thể sống, đào thải chất dư thừa mơi trường ngồi Từ dấu hiệu hình thành KN tổng quát, KN chung trao đổi chất giới sống KN trao đổi chất chủ yếu nhấn mạnh hoạt động thu vào hoạt động đào thải, chưa phản ánh dấu hiệu chất trình chuyển hóa Vật chất lượng thu nhận từ môi trường thành vật chất lượng đặc trưng thể diễn nào? Sau nắm vững chất q trình chuyển hóa (Đồng hóa Dị hóa), thay KN trao đổi chất KN có nghĩa tương đương CHVCNL Nhờ hoạt động phân tích mà người hiểu rõ cấu trúc nguồn gốc nảy sinh dấu hiệu KN Trong dạy học, xác định dấu hiệu KN, cần sử dụng hành động phân tích từ tượng hay kiện, tìm đặc điểm chung nhất, chất nhóm kiện hay tượng Do luận án chúng tơi hình thành phát triển hệ thống KN CHVCNL sinh giới, trước hết hình thành KN tổng quát “trao đổi chất”, sau “CHVCNL” băng hoạt động phân tích, cịn hệ thống KN nhỏ biểu cụ thể KN chung khái quát nêu 2.3.1.2 Biện pháp sử dụng hành động cụ thể hóa Hành động cụ thể hóa hành động từ mức tổng quát đạt tới cụ thể Nhờ hành động cụ thể hóa giúp thực phát triển KN từ quan hệ tổng quát đến 16 trường hợp cụ thể, đa dạng khác Như vậy, mối quan hệ tổng quát sử dụng công cụ, phương tiện đắc lực để làm sáng tỏ tượng khác Ví dụ: từ KN tổng quát “trao đổi chất” hay “CHVCNL”, muốn xác định hệ thống KN nhỏ đó, việc cụ thể hóa dấu hiệu “thu nhận vật chất”, thu nhận vật chất thực vật, có: hút nước muối khống, rễ quan hút nước muối khống, lơng hút miền hút rễ tế bào hút nước, muối khoáng từ dung dịch đất, chế hút nước muối khống,… Cụ thể hóa dấu hiệu “thu nhận vật chất” thu nhận vật chất động vật, đó: dạng vật chất thu nhận động vật chất hữu Cơ quan thu nhận miệng, cách thu nhận thức ăn vào miệng đớp gặm… Như vậy, loại KN trao đổi chất giai đoạn thu nhận thức ăn, cụ thể hóa dạng sống khác hay cấp độ tổ chức sống khác nhau, có hệ thống KN có quan hệ nguồn gốc, thứ bậc khác Tóm lại, hành động khái quát cụ thể hóa hình thành phát triển hệ thống KN CHVCNL sinh giới biện pháp, đường phù hợp có hiệu 2.3.2 Tổ chức hình thành KN CHVCNL biện pháp kỹ thuật Biện pháp lôgic giúp GV dẫn dắt HS theo lôgic tương ứng mà nhân loại khám phá kiến thức Trong dạy học, biện pháp mang lại hiệu cao hay thấp phụ thuộc vào kỹ thuật thực sử dụng câu hỏi, tập, nêu vấn đề, dẫn - kỹ thuật thực hiện, gọi biện pháp kỹ thuật Ví dụ: sau HS lớp có kết luận khái quát: Đặc điểm vật sống có “trao đổi chất” Để HS hiểu trao đổi chất nào? Trao đổi chất thực vật thực cụ thể dạng nào? GV phải dung câu hỏi: Dựa vào đặc điểm mà kết luận vật sống có trao đổi chất? Để dẫn dắt HS cụ thể hóa “trao đổi chất” thực vật biểu nào, phải dùng câu hỏi để gợi ý như: Em thấy thực vật lấy dạng vật chất từ môi trường? Nhờ quan mà thực vật lấy vật chất vào được?,… Nhờ có câu hỏi gợi ý mà dẫn dắt HS phân tích, tìm dấu hiệu chung, hình thành KN trao đổi chất, câu hỏi gợi mở mà HS nhận trao đổi chất thực vật biểu cụ thể nào? Tương tự, dùng tập gợi ý Bằng câu hỏi hay tập dẫn giúp HS hình thành KN nói chung, KN CHVCNL nói riêng qua đường từ khái quát đến cụ thể ngược lại (có thể xem ví dụ qua giáo án thực nghiệm – Phần phụ lục) 2.3.3 Tổ chức hình thành KN CHVCNL biện pháp tổ chức Dù sử dụng biện pháp kỹ thuật để khái quát hóa hay cụ thể hóa, phải cho HS tự thực nhà hay đến lớp trao đổi nhóm hay trao đổi lớp Hướng dẫn HS tự học nhà hay thảo luận theo nhóm lớp,… gọi biện pháp tổ chức Như nêu, để nghiên cứu trình hình thành phát triển KN CHVCNL sinh giới, dựa vào lôgic vận động KN lộ trình phát triển qua lớp, cấp học, qua lớp cấp học không tùy thuộc vào lôgic phát triển khách quan KN CHVCNL mà điều quan trọng thùy thuộc vào mức độ quy luật nhận thức HS Do hình thành KN “trao đổi chất” mang tính đại cương, chúng tơi dùng câu hỏi để dẫn dắt HS từ tượng quan sát 17 rút KN khái quát: “trao đổi chất” lớp qua thảo luận nhóm từ KN trao đổi chất, cần xác định biểu cụ thể thực vật, động vật, sử dụng tổ chức lớp Nhưng kết thúc nghiên cứu trao đổi chất đối tượng Thực vật, Động vật, thể người,… Cần hình thành sơ đồ khái quát “trao đổi chất” cho tập nhà để giúp HS tự lập sơ đồ hay bảng hệ thống để khái quát hóa từ KN cụ thể Khi kết thúc phần SH Môi trường, lớp cần khái quát hóa cao KN CHVCNL chương trình SH THCS, cần tổ chức tự nghiên cứu nhà, sau đến lớp thảo luận, chỉnh sửa Tương tự khái quát “CHVCNL” cấp độ tổ chức sống phải sử dụng dạng tập để chuẩn bị tự học nhà đến lớp thảo luận Tóm lại, cần sử dụng biện pháp tổ chức hình thành phát triển KN CHVCNL cách phù hợp có hiệu 2.4 TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC TẬP (Xem bảng 3.11 Kết đánh giá phát triển lực học tập qua chủ đề qua năm học 2012-2013, 2013-2014) Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆN SƢ PHẠM Kiểm tra tính đắn giả thuyết đề tài đề xuất 3.2 NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 3.2.1 Các chủ đề dạy thực nghiệm CHVCNL cấp độ tế bào (SH 10); CHVCNL cấp độ thể (SH 11); CHVCNL cấp độ quần xã (SH 12) 3.2.2 Các tiêu cần đo thực nghiệm - Kết học tập qua điểm số; - Nắm vững chất phát triển KN CHVCNL; - Năng lực học tập nói chung, học tập KN CHVCNL nói riêng rèn luyện 3.3 CÁCH TIẾN HÀNH 3.3.1 Chọn trƣờng lớp thực nghiệm Việc triển khai thực nghiệm sư phạm tiến hành Trường THPT năm học 2012-2013 2013 – 2014, cụ thể sau: - Trường THPT Việt Đức - Thành phố Hà Nội (khu vực thành phố); - Trường THPT Quế Võ - Tỉnh Bắc Ninh (khu vực trung du đồng bằng); - Trường THPT Thanh Sơn - Tỉnh Phú Thọ (khu vực miền núi); Mỗi trường chọn lớp TN lớp ĐC khối lớp 10, lớp 11 lớp 12 3.3.2 Chọn giáo viên thực nghiệm Chọn 03 GV/ trường có tuổi nghề từ năm trở lên, trình độ chun mơn từ trở lên, đó: GV dạy lớp 10 năm học 2012-2013 đồng thời GV dạy lớp 11 năm học 2013-2014; GV dạy lớp 11 năm học 2012-2013 đồng thời GV dạy lớp 12 năm học 2013-2014 Trước dạy, thống mục tiêu thực nghiệm, phương pháp tiến hành; thống nội dung dạy, phương pháp dạy, đặc biệt thống nội hàm 18 KN cần hình thành, lơgic phát triển KN, phương pháp dẫn dắt HS theo lôgic vận động KN 3.3.3 Bố trí lớp thí nghiệm đối chứng Bố trí thực nghiệm song song (3 lớp/mỗi khối) kết rèn luyện lực học tập kiến thức KN Ở lớp TN, HS tổ chức học tập theo biện pháp hình thành phát triển KN CHVCNL mà luận án đề xuất Ở lớp ĐC, HS tổ chức học theo hướng dẫn SGV để hình thành phát triển KN CHVCNL Lớp TN ĐC sử dụng phương tiện nhau, cuối tiết dạy kiểm tra câu hỏi 3.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.4.1 Kết học tập 3.4.1.1 Kết định lượng * Đánh giá kết học tập năm học 2012-2013 Bảng 3.2 Tổng hợp kết học tập qua chủ đề Chủ đề Cấp độ tế bào Cấp độ thể Cấp độ quần xãHệ sinh thái Tổng cộng Công thức Số TN 465 6,65±0,054 1,16 17,41 ĐC 469 5,61±0,062 1,35 24,13 TN ĐC TN ĐC TN ĐC 465 469 460 467 463,3 468,3 6,99±0,059 5,80±0,057 7,12±0,065 5,81±0,069 6,92 5,74 18,31 21,13 19,47 25,53 - X±m S 1,28 1,23 1,39 1,48 - CV (%) dTN- ĐC td 1,14 12,621 1,19 14,510 1,31 13,896 1,213 - Từ số liệu bảng 3.2 thấy: - Điểm trung bình cộng tổng kiểm tra khối lớp TN cao so với khối lớp ĐC (chênh 1,213 điểm) - Điểm trung bình cộng lớp TN ln cao lớp ĐC: 6,65 > 5,61; 6,99 > 5,80; 7,21 > 5,81 - Hiệu số (dTN-ĐC) điểm trung bình cộng khối lớp TN ĐC kiểm tra dương tăng tiến là: 1,14; 1,19 1,31 - Độ biến thiên (CV%) khối lớp TN qua kiểm tra thấp so với lớp ĐC tương đối ổn định mức: 17,41 5,79 - Hiệu số (dTN-ĐC) điểm trung bình cộng khối lớp TN ĐC Ở chủ đề dương tăng tiến là: 1,0; 1,14; 1,25 - Độ biến thiên (CV%) khối lớp TN qua kiểm tra phần lớn thấp so với lớp ĐC tương đối ổn định mức: 19,84